طراحی، ساخت و تحلیل مکانیزم برداشت انرژی از ارتعاشات سیستم تعلیق موتورسیکلت

نوع مقاله: مقاله علمی- ترویجی

نویسندگان

1 دانشگاه تهران

2 استاد دانشگاه تهران، دانشکده های فنی دانشکده مهندسی مکانیک

چکیده

فرایند به‌دست آوردن انرژی موجود در محیط و تبدیل آن به انرژی الکتریکی قابل استفاده، برداشت انرژی نامیده می­شود. مواد پیزوالکتریک و ابزارهای الکترومغناطیس از روش­های اصلی برداشت انرژی هستند که در این پژوهش از هر دو روش استفاده شده است. در چند سال گذشته تحقیقات زیادی در این حوزه و به‌طور خاص استحصال انرژی از ارتعاشات محیطی صورت گرفته است. در این مقاله، مکانیزمی برای تولید الکتریسیته از ارتعاشات سیستم تعلیق یک موتورسیکلت ارائه می‌گردد. ناهمواری سطح جاده یک ورودی اتفاقی به سیستم تعلیق موتورسیکلت وارد می­نماید که موجب ارتعاش آن و اجزای متصل می‌گردد. برای شناسایی طیف فرکانسی و محاسبه فراوانی فرکانسی از دستگاه آنالایزر ارتعاشی استفاده شده و سیگنال­های ارتعاشی از جاده گرفته شده است. با بررسی داده­های گرفته شده فرکانس 15هرتز، بیشترین فراوانی را در طیف فرکانسی برای موتورسیکلتی که با سرعت 30 کیلومتر بر ساعت در حرکت است،  دارد. این فرکانس به عنوان فرکانس رزونانس مکانیزم الکترومغناطیس درنظر گرفته شده است. مکانیزم پیزوالکتریک به‌صورتی درنظر گرفته شده که در فرکانس­های بالاتر رزونانس داشته باشد به­گونه­ای که سیستم برداشت انرژی در بازه وسیع­تری از طیف فرکانسی خروجی الکتریکی داشته باشد. سیستم در مقیاسی که قابلیت استفاده در یک موتورسیکلت نمونه را داشته باشد، ساخته شده است. سیستم به­طور آزمایشگاهی تست گردیده و توان خروجی آن در بازه فرکانسی صفر تا 50 هرتز به‌دست آمده است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


[1] Wacharasindhu, T., and J. W. Kwon, "A micromachined energy harvester from a keyboard using combined electromagnetic and piezoelectric conversion." Journal of Micromechanics and Microengineering, Vol.18, No.10, 2008, p.104016.

[2] Yang, Bin, et al., "Hybrid energy harvester based on piezoelectric and electromagnetic mechanisms." Journal of Micro/Nanolithography, MEMS, and MOEMS, Vol.9, No.2, 2010, p.023002.

[3] Khaligh, Alireza, et al., "A hybrid energy scavenging topology for human-powered mobile electronics." Industrial Electronics, 2008. IECON 2008. 34th Annual Conference of IEEE., IEEE, 2008, pp. 448–453.

[4] Karami, M. Amin, and Daniel J. Inman., "Equivalent damping and frequency change for linear and nonlinear hybrid vibrational energy harvesting systems." Journal of Sound and Vibration, Vol.330, No.23, 2011, pp.5583-5597.

[5] Shan, Xiaobiao, et al., "A new mathematical model for a piezoelectric-electromagnetic hybrid energy harvester." Ferroelectrics, Vol.450, No.1, 2013, pp.57-65.

[6] Erturk, Alper, and Daniel J. Inman., Piezoelectric energy harvesting. John Wiley & Sons, 2011.

[7] Halim, Miah Abdul, H. O. Cho, and J. Y. Park. "A handy-motion driven, frequency up-converted hybrid vibration energy harvester using PZT bimorph and nonmagnetic ball." Journal of Physics: Conference Series, Vol. 557, No. 1. IOP Publishing, 2014.

[8] Lu, Hung-I., et al., "Piezoelectric Vibration Energy Harvesting Device Combined with Damper." Smart Science, Vol.2, No.2, 2014, pp.96-100.

[9] Karami, M. Amin, and Daniel J. Inman., "Equivalent damping and frequency change for linear and nonlinear hybrid vibrational energy harvesting systems." Journal of Sound and Vibration, Vol.330, No.23, 2011, pp.5583-5597.

[10] Wang, Hong-yan, et al., "A 2DOF hybrid energy harvester based on combined piezoelectric and electromagnetic conversion mechanisms." Journal of Zhejiang University SCIENCE A, Vol.15, No.9, 2014, pp.711-722.

[11] Robert, D., et al., "A hybrid piezoelectric and electromagnetic energy harvesting device." 19th international conference on AST, Vol.10, 2008.

[12] Wang, Wei, et al., "Magnetic-spring based energy harvesting from human motions: Design, modeling and experiments." Energy Conversion and Management, Vol.132, 2017, pp. 189-197.